Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание научно-технического задела и структуры производственного кластера интегрированной этажной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для формирования высокоэффективного рыбного хозяйства с учетом региональных особенностей юга РФ

Номер контракта: 14.604.21.0098

Руководитель: Матишов Геннадий Григорьевич

Должность руководителя: Председатель президиума ЮНЦ РАН

Докладчик: Пономарева Елена Николаевна, Заведующий отделом водных биологических ресурсов бассейнов южных морей ЮНЦ РАН

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный научный центр Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
интегрированная аквабиотехнология, экологически чистая продукция, рыбоводные модули, замкнутое водоснабжение, контроль качества водной среды, этажные интенсивные методы, выращивание гидробионтов и растительных культур.

Цель проекта:
1. Разработка комплекса научно-методической основы и технических решений, направленных на создание интегрированной инновационной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для развития высокоэффективного рыбного хозяйства, восстановления рыбных запасов методами искусственного воспроизводства при рациональном природопользовании с учетом региональных особенностей юга Российской Федерации. 2. Получение научных результатов, позволяющих сделать переход к новой биотехнологии мирового уровня и создание структуры производственного рыбохозяйственного кластера.

Основные планируемые результаты проекта:
1. На основе проведения теоретических исследований современного рыбного хозяйства на примере российской части Азовского бассейна будет дана оценка потребности населения в продукции водного происхождения; изучено соотношение естественных и выращенных ресурсов в общем объёме потребляемой рыбопродукции.
Проведены теоретические исследования в области создания интегрированной инновационной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для развития на основе потребляемой рыбопродукции высокоэффективного рыбного хозяйства, восстановления рыбных запасов методами искусственного воспроизводства с учётом экологической ёмкости выростных водоёмов на примере осетровых рыб России.
Должен быть проведен анализ существующих технологических решений для экспериментального образца и обоснование структуры устройства для совместного выращивания гидробионтов (за счет внебюджетных средств).
Должен быть создан экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом с высокими техническими показателями регулирования параметров водной среды и составлена эскизная конструкторская документация на устройство для производства экологически чистой продукции этажным методом.
Должны проведены экспериментальные исследования по совместному выращиванию различных гидробионтов (рыба, раки и др.) и растительных культур (гидропоника) в модульной установке.
Разработаны методы интенсивного выращивания гидробионтов для получения пищевой продукции с использованием оборотной, сбросной воды и иловых отложений установок замкнутого водоснабжения и методические указания по совместному выращиванию различных гидробионтов (рыба, раки и др.) и растительных культур (гидропоника);
Разработано научное обоснование структуры производственного кластера новой аквабиотехнологии с учетом региональных особенностей юга РФ.
Разработаны биотехнические нормативы по совместному выращиванию различных объектов аквакультуры интенсивными методами и апробация новых нормативов по совместному выращиванию объектов в модульной установке.
Составлено технико-экономическое обоснование выращивания гидробионтов интенсивными методами и бизнес-план выращивания гидробионтов интенсивными методами.
2. Методы интенсивного выращивания гидробионтов для получения пищевой продукции с использованием оборотной, сбросной воды и иловых отложений установок замкнутого водоснабжения в специализированных модульных системах имеют технические характеристики, приближенные к мировым аналогам:
1) предполагают блочно модульной систему биотехнологических методов, для различных гидробионтов (рыба, раки, вермикультура и растительные культуры);
2) высокие плотности посадки продукции от 60 до 80 кг /м3;
3) высокий выход продукции с единицы полезной площади от 85 до 95%;
3) биологическую очистку воды с высокоэффективной работой фильтрации, и использованием объектов фильтраторов для дополнительного очищения;
4) получение дополнительной продукции до 40%.
Экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом соответствует следующим требования и техническим характеристикам:
1) состав объекта со специализированными блоками: блок для выращивания объектов со специальными системами для гидропоники с новыми техническими решениями для дополнительного получения продукции гидробионтов, блок очищения воды, регулирования параметров водной среды, блок охлаждения водной среды; блок регулирования освещенности, блок дезинфекции воды, блок биологической очистки с новыми технологическими решениями;
2) функционирование аквабиокомплекса осуществляется при полном замыкании системы водоообеспечения, многократного оборота воды и после очищения использование ее для выращивания добавочных объектов;
3) требования к параметрам осуществляется при регулировании водной среды в диапазоне температур от 0 до 30Сº; регулирование гидрохимических показателей водной среды за счет специального блока биологической очистки, за счет работы микробиологической системы фильтрации.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечным продуктом является структура производственного кластера интегрированной этажной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры. Экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом. Биотехнологические методы интенсивного выращивания гидробионтов для получения пищевой продукции с использованием оборотной, сбросной воды и иловых отложений установок замкнутого водоснабжения в специализированных модульных системах имеют технические характеристики, приближенные к мировым аналогам.
Структура производства, обеспечивающего выпуск и продвижение произведенной продукции до потребителя построено на кластерном анализе с учетом всех составляющих процесса производства экологически чистой продукции гидробионтов обусловленного интенсификацией процесса с учетом отраслевой и территориальной интеграции.
2. В Российской Федерации подобных разработок нет. Новизна исследования – это создание обоснованного производственного кластера включающего: производство продукции, ее переработку, хранение, доставку до потребителя и реализацию, логистику процесса продвижения товара на рынок, на основе комплексного подхода включая исследования состояния водных биоресурсов, возможностей их пополнения методами искусственного воспроизводства, необходимых объёмов товарного выращивания гидробионтов методами аквакультуры, с учетом потребительских возможностей южных регионов России.
Экспериментальный образец послужит основой для организации производства специализированных модульных систем для производства высококачественной рыбной продукции и других гидробионтов.
Разработка соответствует мировому уровню¸ а по некоторым параметрам таким как новые технические решения и технологические приемы обеспечивающие дополнительный прирост продукции с единицы площади превосходить мировые аналоги.
3. В мировой аквакультуре используются Установки Замкнутого водоообеспечения для выращивания рыбы, но они не предполагают этажного производства различных гидробионтов и не имеют предлагаемых новых технологических решений.
4. Основными путями и способами достижения заявленных результатов является использование многолетнего большого научного задела специалистов ЮНЦ РАН, проведение исследований с использованием УНУ, а также апробацию результатов ПНИ на предприятии индустриального партнера.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты исследования могут быть использованы в следующих областях: биологии, гидробиологии, ихтиологии, экологии, биотехнологии, аквабиотехнологии, аквабиокультуры, в области сельского хозяйства и рыбоводства.
Результаты могут быть использованы в реальном секторе экономики РФ, в Агропромышленном комплексе и его составляющей рыбозохяйственном комплексе страны.
Разработки могут быть использованы Министерством сельского хозяйства для создания промышленных предприятий производящих экологически чистую пищевую рыбную продукцию.Описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования.
Реальными потребителями данных разработок могут быть рыбоводные предприятия по воспроизводству и товарному выращиванию рыб, а также фермерские хозяйства. Отдельные элементы биотехнологии могут использовать рыбоводные хозяйства разного типа, принимающие участие в национальном Проекте «Развитие АПК». Потребителями могут быть рыборазводные зарубежные предприятия таких стран, как Казахстан, Украина, Вьетнам и страны Западной Европы.
Широкое развитие в южных регионах России получили фермерские хозяйства занимающиеся выращивание сельскохозяйственных культур, разведением животных и рыб. Внедрение новых биотехнологических комплексов в основе которых лежит гикая инновационная аквабиотехнология позволит им перейти но новые виды экологического производства и расширить ассортимент выпускаемой продукции.
Реальными потребителями данных разработок могут быть рыбоводные предприятия Аридной засушливой зоны страны.
Разработки актуальны для маловодного Крыма, где регламентированы запасы пресной воды и ее многократное использование для производства экологически чистого продукта разного ассортимента позволит повысить эффективность производства и максимально использовать его материальную базу.
Технологические возможности индустриального партнера малого инновационного предприятия ООО НПП ИНТОС (Ростовская область) позволяют использовать новые технологические методы интегрированной биотехнологии.
2. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений, разработку новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы.
Предлагается биотехнология, у которой срок начала окупаемости – на 2-й - 3-тий год от начала полносистемной эксплуатации рыборазводного комплекса, срок полной окупаемости проекта и возврата инвестиционного кредита – на 4-ый год. Экономическая рентабельность проекта на третий составит 19% и характеризуется хотя и не значительным стабильным ростом, начиная со 2- го года эксплуатации, что для технологий аквакультуры является высоким показателем.
Новые интегрированные методы внесут большой вклад в формирование современной отечественной индустрии рыборазведения и фермерского рыбного хозяйства, дадут возможность конкурировать на внутреннем и внешнем рынке рыбохозяйственной продукции, повысят инвестиционную привлекательность, позволят дать населению, проживающему в южных регионах, дополнительные рабочие места, адаптировать рыбохозяйственный комплекс юга России к современным экономическим условиям.
3. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечение развития материально-технической и информационной инфраструктуры.
Потребителями могут быть рыборазводные зарубежные предприятия таких стран, как Казахстан, Украина, Вьетнам, Китай и некоторые страны Западной Европы.

Текущие результаты проекта:
Проведена сравнительная оценка предложенных методов выращивания гидробионтов для получения пищевой продукции с использованием оборотной, сбросной воды и иловых отложений установок замкнутого водоснабжения, исследований биологических особенностей различных гидробионтов, роста, развития и отношения к показателям окружающей среды, определено последовательное распределение объектов и растений методом аквапоники в экспериментальном образце с учетом перемещения воды по циклу и ее очищения различными биологическими объектами и техническими средствами. Определены организмы для выращивания в экспериментальной установке, которые последовательно объединены в 7 блоков.
Дано теоретическое обоснование моделирования последовательности процессов выращивания гидробионтов и гидрохимического режима в системе замкнутого цикла (экспериментальный образец) обеспечивающего пределы оптимальных параметров для всех культивируемых объектов с учетом их естественных потребностей. Многоцикличный режим выращивания различных по биологии водных животных и растений, в абсолютном значении являются искусственно созданным антропогенным биоценозом, в котором будет поддерживаться диапазон температур от 260 до 270С, содержание кислорода не ниже 7,0-8,0 мг/л при насыщении более 100%.
Разработана программа и методика экспериментальных исследований по культивированию объектов аквакультуры с соответствии с дальнейшими запланированными экспериментальными исследованиями согласно ТЗ и КП проекта.
Проведены экспериментальные исследования по выращиванию рыбы совместно с растительными культурами, которые выявили перспективность их совместного культивирования в экспериментальном образце аквабиокомплекса.
Опыт совместного выращивания гибрида осетровых рыб и водного растения пистии выявил эффективность метода аквапоники, удалось получить большой прирост массы (увеличение массы на 65%) рыбы при высокой выживаемости, растения (пистия) являлись своеобразным биологическим фильтром, активно потреблявшим растворенную в воде органику, что способствовало увеличению роста растения.
В результате предварительно проведенных исследований показано, что наиболее оптимальным субстратом для посадки растений в экспериментах по аквапонике является керамзит и минеральная вата, а освещение растений лампами мощностью 200 люкс до 700 люкс способствует увеличению роста растений.
Обоснована автоматизированная система мониторинга параметров среды, состоящая из набора датчиков, устанавливаемых в двух точках замкнутого водного контура: на входе в модуль осетровых и на входе в растительный модуль, как наиболее критичных к химическому составу.
Определена основа и цель мониторинга параметров среды в модельных системах - оценка микробиологического состояния, что служит постоянной гарантией стабильности процессов биофильтрации.
В соответствии с требованиями ТЗ на втором этапе проекта была разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом с высокими техническими показателями регулирования параметров водной среды.
Изготовлен экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции. Собраны блоки: бассейновый, механической и биологической фильтрации, гравитационный отстойник, блок для аквапоники с освещением. Составлен акт изготовления экспериментального образца.
Проведены экспериментальные исследования согласно разработанной программы по совместному выращиванию различных гидробионтов (рыба, раки и др.) и растительных культур (аквапоника) в модульной установке, которые выявили высокий рост, и выживаемость гидробионтов до 95-98%. Разработаны биотехнические нормативы по совместному выращиванию различных объектов аквакультуры интенсивными методами. Все индикаторы проекта на текущем этапе выполнены в полном объеме.